長江航道濱岸帶水生植被修復(fù)試驗

李楊　周學(xué)文　楊順益　閔奮力　潘文杰　羅宏偉　王勖　王茜茜

摘 要：為探索長江航道濱岸帶水生植被修復(fù)技術(shù)，我們在長江中游宜昌至昌門溪河段航道整治二期工程護灘區(qū)開展了水生植被原位修復(fù)試驗。依據(jù)修復(fù)試驗經(jīng)驗、修復(fù)監(jiān)測結(jié)果，本文研究了影響水生植被修復(fù)的主要因素，同時對原位試驗過程中相關(guān)技術(shù)進行總結(jié)優(yōu)化，為長江生態(tài)航道建設(shè)提供工程經(jīng)驗、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：生態(tài)航道;濱岸帶;生態(tài)修復(fù)

中圖分類號：X171.4? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）10-0129-03

1前言

河流濱岸帶在水文調(diào)節(jié)、水質(zhì)改善、物質(zhì)輸入調(diào)控、生物多樣性維持等方面對河流生態(tài)系統(tǒng)有明顯的影響[1]。濱岸帶水生植被的生長使水體生態(tài)系統(tǒng)食物鏈不斷完善，對水體生物多樣性的提升具有明顯的貢獻[2]。航道整治工程廣泛應(yīng)用鋼絲網(wǎng)籠技術(shù)、生態(tài)護坡磚等生態(tài)型結(jié)構(gòu)和技術(shù)在濱岸帶開展護坡護灘[3-4]，其在有效防止水流對岸坡攤地沖刷的同時也有一定的促淤功能，為陸生植被的生長提供了良好的生長基質(zhì)，但并未考慮濱岸帶水生植被的生長恢復(fù)。目前，長江部分江段濱岸帶水生植物群落嚴重退化，濱岸帶水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嚴重失衡，生態(tài)功能嚴重缺失，不利于長江的健康發(fā)展。因此，在航道整治工程同時進行濱岸帶水生植被的修復(fù)技術(shù)研究可以為生態(tài)航道建設(shè)提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。

本文針對長江航道濱岸帶水生態(tài)系統(tǒng)存在的問題，開展小規(guī)模的水生植被原位修復(fù)試驗和修復(fù)效果監(jiān)測。研究旨在通過科學(xué)試驗，采用不同技術(shù)方法恢復(fù)各種水生植物，比較不同技術(shù)方法條件下各種植物的恢復(fù)效果，結(jié)合長江濱岸帶特征和航道整治工程工藝，分析得出適合長江生態(tài)航道建設(shè)中最佳的種植技術(shù)方法，同時對原位試驗過程中相關(guān)技術(shù)參數(shù)進行總結(jié)優(yōu)化，為長江生態(tài)航道建設(shè)提供技術(shù)支持。

2水生植被修復(fù)試驗

2.1 試驗地點和材料

選擇宜昌昌門溪航道整治二期工程中沙咀邊灘守護工程區(qū)域作為實驗地點。根據(jù)實地考察，發(fā)現(xiàn)一號和二號護灘帶間豐水期水位較低，枯水期有若干大小水潭且存在零星草本植物，且兩護灘帶間水流速度相對較緩，為開展濱岸帶水生植被修復(fù)提供了可能。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和查閱資料[5-7]確定枯草、菹草和千屈菜作為試驗物種。苦草群落具有較強的抗沖擊能力;菹草抗逆性強;千屈菜根系發(fā)達、生命力強。

2.2 修復(fù)方案及實施

整個試驗區(qū)分總面積為600m2（15m*40m），分別按照如圖1所示的種植物種和種植方式開展試驗。近岸側(cè)向水中延伸5m的范圍種植千屈菜，按照底質(zhì)改造后種植幼株和原位沙土種植幼株2種種植方式進行實驗，試驗區(qū)靠外側(cè)10m的范圍進行苦草和菹草的恢復(fù)，植物主要采用種子和植株，采用底質(zhì)改造和無紡布包種2種方式進行恢復(fù)。

根據(jù)修復(fù)方案，2019年3月開展了水生植被修復(fù)試驗，相關(guān)試驗參數(shù)見表1?？嗖莺洼喜莸闹仓攴N植密度相同;因苦草和菹草種子萌發(fā)率差異，苦草的種子種植密度更高;千屈菜修復(fù)區(qū)均以幼株為種植體，種植面積和種植密度相同。

3修復(fù)效果

在試驗區(qū)域各布設(shè)1個樣方（2m×2m）進行植被蓋度監(jiān)測。2019年3月對修復(fù)工程完工后進行了植被蓋度的初次監(jiān)測評估，之后在2019年4月至12月共進行了3次監(jiān)測，2020年12月監(jiān)測一次。

3.1苦草恢復(fù)情況

修復(fù)工程完成后2019年3月第一次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，兩個植株修復(fù)區(qū)域苦草蓋度均為15%，但2019年4月以后的監(jiān)測均不能觀測到苦草。兩個種子修復(fù)區(qū)域，2019年3月第一次監(jiān)測均未發(fā)現(xiàn)苦草種子萌發(fā)，隨后的監(jiān)測中也沒有觀測到苦草。

苦草植株只能短暫的存活，苦草種子未能萌發(fā)，表明種植區(qū)域的環(huán)境不適合苦草的定殖。即使采用了底質(zhì)改造和無紡布包種技術(shù)，苦草也不能存活和萌發(fā)，表明試驗中影響苦草生存的主要因素不是土壤環(huán)境和種植方式。

3.2菹草恢復(fù)情況

修復(fù)工程完成后2019年3月第一次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在兩個植株修復(fù)區(qū)域中菹草蓋度均為10%。2019年4月監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，“底質(zhì)改造+植株”區(qū)域菹草蓋度增加至15%，而“無紡布包種+植株”區(qū)域菹草蓋度降低至5%，表明底質(zhì)改造有利于菹草植株的存活和定殖。經(jīng)過2019年汛期后，2019年11月和2019年12月的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，“底質(zhì)改造+植株”區(qū)域菹草蓋度降低至1%，“無紡布包種+植株”區(qū)域菹草蓋度降低至2%，洪水對菹草的定殖產(chǎn)生了重大影響。經(jīng)過2020年汛期后，2020年12月未監(jiān)測到菹草，第二次洪水的沖擊使得菹草難以生存。

修復(fù)工程完成后第一次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，兩個種子修復(fù)區(qū)域中菹草種子暫未萌發(fā)。2019年4月監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，“底質(zhì)改造+種子”區(qū)域菹的草種子萌發(fā)形成植株蓋度為15%，“無紡布包種+種子”區(qū)域的，菹草種子萌發(fā)形成植株蓋度為10%，表明菹草種子能在此萌發(fā)生長且底質(zhì)改造技術(shù)更有利于種子的萌發(fā)。與植株修復(fù)區(qū)相似，經(jīng)過2019年汛期后，種子修復(fù)區(qū)菹草蓋度都有所下降，經(jīng)過2020年汛期后未監(jiān)測到菹草，第二次洪水的沖擊使得菹草難以生存。

3.3千屈菜恢復(fù)情況

修復(fù)工程完成后2019年3月第一次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，兩區(qū)域千屈菜的蓋度均為5%，但2019年4月以后的監(jiān)測均不能觀察到千屈菜。千屈菜幼株只能短暫的存活，表明種植區(qū)域環(huán)境不適合枯草的定殖。即使采用了底質(zhì)改造技術(shù)，千屈菜幼株也不能存活，表明試驗中影響千屈菜定殖的主要因素不是土壤環(huán)境。

4結(jié)論

通過開展水生植被修復(fù)試驗和效果監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，三種水生植物中只有菹草觀測到萌發(fā)和定殖。苦草和千屈菜在利用底質(zhì)改造技術(shù)手段、種子和植株包種方式修復(fù)后，也未能觀測到萌發(fā)或定殖。菹草在未進行維護和補種的情況下，難以抵御第二次洪水的影響。由此推斷，水文因子應(yīng)是影響長江航道濱岸帶水生植被修復(fù)的關(guān)鍵因素。

無論以植株或種子作為修復(fù)材料，底質(zhì)改造區(qū)域的菹草都在未受洪水侵擾前表現(xiàn)出更高的蓋度，證明底質(zhì)改造技術(shù)能有效地加強水生植被生長。菹草在蓋度為10%上時能夠抵御第一洪水的侵擾，當(dāng)蓋度低于5%后，第二次洪水侵擾使得菹草消失，這表明可以通過補種等工程維護手段提高水生植被抵御洪水的能力。菹草的存活和抵御第一次洪水表明在航道整治護灘帶進行水生植物修復(fù)是可行的。

結(jié)合本次修復(fù)試驗工程經(jīng)驗以及效果監(jiān)測結(jié)果，長江航道濱岸帶水生植被修復(fù)需要重點關(guān)注水生植物的篩選、種植密度、底質(zhì)改造方式以及維護管理，修復(fù)區(qū)域的水文條件是水生植被修復(fù)成功的決定因素。我們建議：

（1）水生植被篩選時可以優(yōu)先考慮菹草，其他物種可根據(jù)修復(fù)區(qū)域的植被調(diào)查結(jié)合工程實際考慮，可以先做小規(guī)模篩選實驗確定修復(fù)物種后再大面積種植;

（2）合理提高種植密度，適時補種提高水生植被抗洪水侵蝕能力;

（3）進行底質(zhì)改造，提高修復(fù)效果。

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基金項目：長江航務(wù)管理局科技項目（201910017）。